JP2016017185A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハの位置がずれた場合であっても、復帰時間が短い半導体製造装置を提供する。
【解決手段】本実施形態による半導体製造装置は、基板を処理する反応チャンバと、反応チャンバ内において基板を載置可能なホルダ部と、ホルダ部が載置される回転筒を有し、ホルダ部上の基板を回転させる回転機構と、ホルダ部の外周で、ホルダ部の水平位置を含む上部に設けられた内壁部と、ホルダ部の下方から基板を該ホルダ部の上方へ持ち上げるリフト部と、リフト部上に基板を搬送し、あるいは、リフト部上から基板を搬送するアーム部と、反応チャンバの上部に設けられ、ホルダ部上の基板の有無を検知するためのセンサ部と、を備え、リフト部と内壁部との最大水平距離が、基板の直径以下であることを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明による実施形態は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。

ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）装置やエピタキシャル装置等の半導体製造装置は、半導体ウェハを処理するために、半導体ウェハを反応チャンバ内のホルダ上に載せる。このとき、半導体ウェハはホルダ上に物理的に固定されていない。従って、半導体ウェハの処理時にホルダを半導体ウェハとともに高速回転させると、圧力等の外部要因によって半導体ウェハがホルダから外れ、半導体ウェハの位置がずれる場合がある。このような場合、反応チャンバ内の反応ガスを窒素ガスでパージし、かつ、反応チャンバ内の温度を安全な温度まで低下させた後、オペレータが反応チャンバを開放してホルダ上の半導体ウェハを回収する必要がある。

しかし、反応チャンバ内の真空状態を開放する時間、再度真空状態に戻す時間、反応チャンバ内の温度を低下させる時間、および、反応チャンバ内の温度を再度上昇させる時間等に長時間かかる。即ち、従来の半導体製造装置では、半導体ウェハの位置がずれた場合に、半導体製造装置の復帰（リカバリ）のために長時間かかるという問題があった。

特開２００８−０６６３７２号公報

半導体ウェハの位置がずれた場合であっても、復帰時間が短い半導体製造装置を提供する。

本実施形態による半導体製造装置は、基板を処理する反応チャンバと、反応チャンバ内において基板を載置可能なホルダ部と、ホルダ部が載置される回転筒を有し、ホルダ部上の基板を回転させる回転機構と、ホルダ部の外周で、ホルダ部の水平位置を含む上部に設けられた内壁部と、ホルダ部の下方から基板を該ホルダ部の上方へ持ち上げるリフト部と、リフト部上に基板を搬送し、あるいは、リフト部上から基板を搬送するアーム部と、反応チャンバの上部に設けられ、ホルダ部上の基板の有無を検知するためのセンサ部と、を備え、リフト部と内壁部との最大水平距離が、基板の直径以下であることを特徴とする。

本実施形態による半導体装置の製造方法は、基板を反応チャンバ内に設けられるホルダ部上に載置し、ホルダ部上の前記基板のずれの有無を検知しながら、ホルダ部上の基板を第１の回転速度で回転させ、上方より基板の上面にプロセスガスを供給し、基板の裏面より加熱して、基板上に成膜処理を行い、検出されたホルダ部上の基板の有無より基板のずれが検出された場合に基板の成膜処理を中止し、基板を第１の回転速度より低速の第２の回転速度で回転させながら、基板が最大にずれているずれ方向を求めることを具備する。

本実施形態による半導体製造装置１の一例を示した斜視図。 反応チャンバ２１の内部構成の一例を示す模式的な断面図。 搬送アーム１８０の構成の一例を示す図。 反応チャンバ２１の概略的な上面図。 半導体ウェハＷのずれを検知する手法を示す説明図。 ホルダ部１４０からずれた半導体ウェハＷを回収するときの搬送アーム１８０および半導体ウェハＷの様子を示す図。 内壁部１２０およびリフトピン１６０の位置関係を示す説明図。 本実施形態による半導体製造装置１の動作の一例を示すフロー図。 本実施形態の変形例を示す図。

以下、図面を参照して本発明に係る実施形態を説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。

図１は、本実施形態による半導体製造装置１の一例を示した斜視図である。半導体装置１は、例えば、ＭＯＣＶＤ装置、エピタキシャル装置等である。尚、本実施形態は、上記装置に限定されず、チャンバおよびウェハ搬送系を備えた任意の半導体製造装置に適用可能である。

半導体製造装置１は、ガス供給部１０と、反応チャンバ２１〜２４と、ウェハ搬送部３０と、カセット収容部４０と、制御部５０とを備えている。

ガス供給部１０は、反応チャンバ２１〜２４のそれぞれに反応ガスを供給するように設けられている。

反応チャンバ２１〜２４は、その内部を真空状態に維持し、半導体ウェハを加熱および回転させながら、半導体ウェハへ反応ガスを供給する。これにより、半導体ウェハの表面上に任意の材料膜を堆積または成長させることができる。本実施形態では、４つの反応チャンバ２１〜２４が直線状に配列されている。即ち、本実施形態は、所謂、インライン型の半導体製造装置である。尚、反応チャンバの数は４つに限定されず、任意の数だけ設けてよい。

ウェハ搬送部３０は、ウェハカセット収容部４０から反応チャンバ２１〜２４へ半導体ウェハを搬送し、あるいは、反応チャンバ２１〜２４からカセット収容部４０へ半導体ウェハを搬送する。

カセット収容部４０は、複数の半導体ウェハを収容するウェハカセット（図示せず）を収容する。尚、ウェハ搬送部３０およびカセット収容部４０の内部は、反応チャンバ２１〜２４と同様に真空引きされている。これにより、半導体ウェハＷの搬送は、ウェハ搬送部３０内において真空中で行われる。

制御部５０は、半導体製造装置１の全体を制御する。例えば、制御部５０は、反応チャンバ２１〜２４やウェハ搬送部３０等の動作を制御する。

図２は、反応チャンバ２１の内部構成の一例を示す模式的な断面図である。反応チャンバ２２〜２４は、反応チャンバ２１と同じ構成を有するので、以下、反応チャンバ２１の構成のみを説明し、他の反応チャンバ２２〜２４の説明を省略する。

反応チャンバ２１は、外壁部１００と、シャワープレート１１０と、内壁部１２０と、ホルダ（サセプタ）１４０と、円筒部１４２と、回転部１４４と、モータ１４５と、ヒータ１５０と、センサ部１７０と、配線１５２、１７２とを備えている。

反応チャンバ２１の外壁部１００は、シャワープレート１１０とガス排気部１１２との間に設けられた円筒状の部材である。外壁部１００には、被処理基板としての半導体ウェハＷを搬入または搬出するための搬送口(ゲートバルブ)１０５が設けられている。半導体ウェハＷは、搬送口１０５を介して搬送アームによって反応チャンバ２１内に搬入され、あるいは、反応チャンバ２１内から搬出される。また、外壁部１００の内部は、真空状態に維持されている。尚、搬送アームについては、後で図３を参照して説明する。

シャワープレート１１０は、ガス供給部１０からの反応ガスを半導体ウェハＷの表面に供給する。反応ガスは、半導体ウェハＷに供給された後、ガス排出部１１２を介して反応チャンバ２１の外部へ排出される。シャワープレート１１０は、半導体ウェハＷ上に堆積または成長させるための原料となる複数種類の反応ガスを整流し、半導体ウェハＷの表面に成膜を行う。

内壁部１２０は、ホルダ部１４０の外周において、ホルダ部１４０の水平位置を含む上部に設けられている。例えば、内壁部１２０は、反応チャンバ２１の外壁部１００とホルダ部１４０との間に設けられたリング状（円柱状）の部材（ライナー）である。内壁部は、このようなライナーに限定されず、半導体ウェハＷがホルダ部１４０から外れたときに当接するようにホルダ部１４０の外周に設けられた部材であればよい。例えば、内壁部は、飛び出し防止用のローテーションリング、飛び出し防止爪、熱を反射するリフレクタ等であってよい。尚、飛び出し防止爪は、リング状ではなく、突起状のあるいはドット状の部材でよい。

図２に示す内壁部１２０は、半導体ウェハＷの処理中に半導体ウェハＷがホルダ部１４０から外れたときに障壁となるように外壁部１００とホルダ部１４０との間に設けられている。従って、内壁部１２０は、ホルダ部１４０および半導体ウェハＷの回転軸を中心軸とする円柱部材である。半導体ウェハＷの搬送時には、内壁部１２０は下方に移動し、搬送口１０５を介して半導体ウェハＷを搬送可能にする。また、半導体ウェハＷの処理中において内壁部１２０は、半導体ウェハＷの周囲を取り囲み、外壁部１００の内面に反応ガスによる堆積物が付着することを抑制する機能も有する。内壁部１２０は、例えば、石英等の高耐熱性材料で形成されている。

ホルダ部１４０は、中心部に開口を有し、その開口の周囲に座ぐりを有する。この座ぐり上に半導体ウェハＷの外周部を載せることによってホルダ部１４０は半導体ウェハＷを支持することができる。ホルダ部１４０は、円筒部（回転筒）１４２によって支持されており、円筒部１４２は回転部１４４によって支持されている。回転部１４４は、モータ１４５によって回転される。このように、円筒部１４２、回転部１４４およびモータ１４５は、ホルダ部１４０上の半導体ウェハＷを回転させる回転機構を構成している。これにより、ホルダ部１４０は、半導体ウェハＷを載置した状態で円筒部１４２および回転部１４４とともに回転する。ホルダ部１４０は、例えば、等方性黒鉛の表面にＳｉＣを被覆して形成される。

ヒータ１５０は、回転部１４４内に設けられた略円筒状のシャフト１５４の内部を通る配線１５２によって給電され、半導体ウェハＷを加熱する。半導体ウェハＷは、ホルダ部１４０に載置された状態で高速に回転され、ヒータ１５０によって加熱される。そして、半導体ウェハＷは、シャワープレート１１０から反応ガスの供給を受ける。これにより、半導体ウェハＷの表面上に所望の材料が成膜される。

センサ部１７０は、反応チャンバ２１の上部に設けられており、ホルダ部１４０上における半導体ウェハＷの有無を検知することによって、半導体ウェハＷのずれの有無を検知する。反応チャンバ２１の上部には、石英からなる窓が設けられており、センサ部１７０は、この窓を介して半導体ウェハＷの状態を検知する。センサ部１７０は、例えば、画像センサ、光センサまたは温度センサのいずれでもよい。センサ部１７０は、配線１７２を介して制御部５０に接続されている。これにより、センサ部１７０は、制御部５０によって制御され、あるいは、半導体ウェハＷの状態を示すデータを制御部５０へ送信する。

図３は、搬送アーム１８０の構成の一例を示す図である。搬送アーム１８０は、半導体ウェハＷを載置するアーム部であるブレード１８１と、ブレード１８１を支持するアーム軸１８２とを備えている。搬送アーム１８０は、図１に示すウェハ搬送部３０内に設けられており、半導体ウェハＷをカセット収容部４０から反応チャンバ２１〜２４へ搬送し、あるいは、半導体ウェハＷを反応チャンバ２１〜２４からカセット収容部４０へ搬送する。半導体ウェハＷを反応チャンバ２１〜２４内へ搬入するときに、あるいは、半導体ウェハＷを反応チャンバ２１〜２４内から搬出するときに、搬送アーム１８０は、図２に示す搬送口１０５を介して反応チャンバ２１〜２４の内部へ挿入される。

搬送アーム１８０は、アーム軸１８２の延伸方向Ｄａｒｍに伸縮自在に設けられている。搬送口１０５にブレード１８１を挿入するときには、搬送アーム１８０はアーム軸１８２を延伸方向Ｄａｒｍに延伸する。搬送口１０５からブレード１８１を引き出すときには、搬送アーム１８０はアーム軸１８２を延伸方向Ｄａｒｍに収縮させる。

図４は、反応チャンバ２１の概略的な上面図である。反応チャンバ２１の上部には、上述の通り、石英からなる窓１３０が設けられている。窓１３０には、センサ部１７０が配置されている。センサ部１７０は、反応チャンバ２１の外壁部１１０の外側に設けられており、窓１３０を通して半導体ウェハＷの状態を検知する。

例えば、センサ部１７０は、温度センサ１７４ａ、１７４ｂおよびカメラ１７５を含む。温度センサ１７４ａは、例えば、ホルダ部１４０の端部の上方に設けられた放射温度計である。温度センサ１７４ａは、半導体ウェハＷの端部の温度を検知する。温度センサ１７４ｂは、例えば、ホルダ部１４０の中心部の上方に設けられた放射温度計である。温度センサ１７４ｂは、半導体ウェハＷの中心部の温度を検知する放射温度計である。制御部５０は、温度センサ１７４ａからの検知温度を受けてヒータ１５０の端部の温度を制御し、温度センサ１７４ｂからの検知温度を受けてヒータ１５０の中心部の温度を制御する。

また、制御部５０は、センサ１７４ａにおいて例えば所定周期ごとに検知された温度の差を算出する。これにより、制御部５０は、後で図５（Ｂ）を参照して説明するように、ホルダ部１４０上における半導体ウェハＷのずれの有無を検知することができる。

カメラ１７５は、半導体ウェハＷの状態を撮像し、その画像情報を制御部５０へ送信する。カメラ１７５は、例えば、ホルダ部１４０の端部の上方に設けられたＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサである。制御部５０は、カメラ１７５からの画像情報を用いてホルダ部１４０上における半導体ウェハＷのずれの有無を検知してもよい。

本実施形態において、温度センサ１７４ａおよびカメラ１７５の両方が設けられている。この場合、温度センサ１７４ａおよびカメラ１７５の両方またはいずれか一方がホルダ部１４０上における半導体ウェハＷのずれの有無を検知すればよい。

さらに、あるいは、代替的に、窓１３０に光センサ（図示せず）を設け、光センサを用いてホルダ部１４０上における半導体ウェハＷのずれの有無を検知してもよい。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、半導体ウェハＷのずれを検知する手法を示す説明図である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、内壁部１２０、ホルダ部１４０および半導体ウェハＷを上方から見た状態を示している。図５（Ａ）は、半導体ウェハＷがホルダ部１４０の適正位置（座ぐりに受容された位置）に位置づけられている状態を示す。図５（Ｂ）は、半導体ウェハＷの回転中に半導体ウェハＷがホルダ部１４０の座ぐりから外れた状態を示す。便宜的に、図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、温度センサ１７４ａ、カメラ１７５およびリフトピン１６０のそれぞれの位置を示している。

リフトピン１６０は、ホルダ部１４０の下方に設けられており、ホルダ部１４０の開口部を介して半導体ウェハＷをホルダ部１４０の座ぐりからその上方へ持ち上げることができる。この場合、半導体ウェハＷの搬送ロボットの搬送アーム１８０を半導体ウェハＷとホルダ部１４０との間に挿入した後、リフトピン１６０は、半導体ウェハＷを下方へ下降させる。これにより、半導体ウェハＷを搬送アーム１８０上に載せることができる。搬送アーム１８０は、図２に示す搬送口１０５から半導体ウェハＷを搬出することができる。

逆に、リフトピン１６０は、搬送アーム１８０によって反応チャンバ２１内に搬入された半導体ウェハＷをホルダ部１４０上に載せることもできる。この場合、搬送アーム１８０によって反応チャンバ２１内に搬入された半導体ウェハＷをリフトピン１６０が一旦持ち上げる。そして、搬送アーム１８０を引っ込めた後に、リフトピン１６０は、下降することによって半導体ウェハＷをホルダ部１４０上に載せる。これにより、図５（Ａ）に示すように、半導体ウェハＷをホルダ部１４０の座ぐりに適合した位置に配置することができる。

半導体ウェハＷを処理するために、ホルダ部１４０が半導体ウェハＷを高速回転させる。例えば、ホルダ部１４０は、半導体ウェハＷを約９００ｒｐｍで回転させる。半導体ウェハＷはホルダ上に物理的に固定されないため、図５（Ｂ）に示すように、半導体ウェハＷはホルダ部１４０から外れる場合がある。

また、半導体ウェハＷがホルダ部１４０の座ぐりから外れると、半導体ウェハＷは、内壁部１２０の内面に接触しながら回転する。従って、半導体ウェハＷは、温度センサ１７４ａの直下を周期的に横切ることになる。即ち、温度センサ１７４ａは、半導体ウェハＷの端部の温度を検知するときと、半導体ウェハＷ以外の部分（例えば、ホルダ部１４０の座ぐり部分または開口部）の温度を検知するときとがある。この場合、センサ１７４ａが、図５（Ｂ）に示すように半導体ウェハＷ以外の部分の温度を検知しようとすると、非常に低い温度が検知される。従って、半導体ウェハＷがホルダ部１４０の座ぐりから外れると、温度センサ１７４ａによって周期的に測定される半導体ウェハＷの端部の温度の差が非常に大きくなる。あるいは、半導体ウェハＷの端部の温度差が検出不能になる。これにより、制御部５０は、半導体ウェハＷがホルダ部１４０から外れた、即ち半導体ウェハＷが所定位置からずれたと判断することができる。例えば、温度差が１００℃以上になった場合に、あるいは、温度差が検出不能になった場合に、制御部５０は、半導体ウェハＷがホルダ部１４０から外れたと判断してよい。このように、温度センサ１７４ａによって検知される半導体ウェハＷの端部の温度情報によって、制御部５０は、ホルダ部１４０上における半導体ウェハＷの有無を検知し、半導体ウェハＷのずれの有無を検知することができる。

半導体ウェハＷがホルダ部１４０の座ぐりから外れると、半導体ウェハＷは、カメラ１７５の直下も周期的に横切ることになる。従って、カメラ１７５は、半導体ウェハＷの画像を撮像するときと、半導体ウェハＷ以外の部分（例えば、ホルダ部１４０の座ぐり部分）を撮像するときとがある。この場合、カメラ１７５が、半導体ウェハＷ以外の部分を撮像しようとすると、半導体ウェハＷとは全く異なる画像が得られる。従って、半導体ウェハＷがホルダ部１４０の座ぐりから外れると、カメラ１７５によって半導体ウェハＷの端部が撮像されない。制御部５０は、画像処理を実行し、それらのコントラスト等の差によって、半導体ウェハＷがホルダ部１４０から外れた、即ち半導体ウェハＷが所定位置からずれたと判断することができる。このように、カメラ１７５により取得される半導体ウェハＷの端部の画像情報によって、制御部５０は、ホルダ部１４０上における半導体ウェハＷの有無を検知し、半導体ウェハＷのずれの有無を検知することができる。

本実施形態において、温度センサ１７４ａおよびカメラ１７５の両方が設けられている。この場合、温度センサ１７４ａおよびカメラ１７５の両方またはいずれか一方がホルダ部１４０上における半導体ウェハＷのずれの有無を検知すればよい。

さらに、あるいは、代替的に、窓１３０に光センサ（図示せず）を設け、光センサを用いてホルダ部１４０上における半導体ウェハＷのずれの有無を検知してもよい。この場合、半導体ウェハＷがホルダ部１４０の座ぐりから外れると、半導体ウェハＷは、光センサの直下も周期的に横切ることになる。従って、光センサは、半導体ウェハＷの反射光を受光するときと、半導体ウェハＷ以外の部分（例えば、ホルダ部１４０の座ぐり部分）の反射光を受光するときとがある。あるいは、光センサは、半導体ウェハＷの反射光を受光するときと、反射光をほとんど受光しないときとがある。例えば、光センサの直下にホルダ部１４０の開口部があるときには、光センサは、ほとんど反射光を受光しない。この場合、光センサは、半導体ウェハＷ以外の部分と半導体ウェハＷとにおいて全く異なる波長の光を得る。従って、制御部５０は、光センサから得た光の波長によって、半導体ウェハＷがホルダ部１４０から外れたと判断することができる。このように、光センサにより検知される半導体ウェハＷの端部の反射光量又はその波長の情報によって、制御部５０は、ホルダ部１４０上における半導体ウェハＷの有無を検知し、半導体ウェハＷのずれの有無を検知することができる。

さらに、制御部５０は、ホルダ部１４０の端部における半導体ウェハＷの有無に基づいて該半導体ウェハＷのずれ方向を検知することができる。例えば、制御部５０は、ホルダ部１４０とともに半導体ウェハＷを１回転させる。半導体ウェハＷの成膜処理時におけるホルダ１４０および半導体ウェハＷの回転速度を第１の回転速度とすれば、制御部５０は、ホルダ部１４０を第１の回転速度よりも低速の第２の回転速度で回転させる。尚、第２の回転速度は、半導体ウェハＷの位置をさらにずらすことがないように比較的低速である。そのときに、制御部５０は、センサ部１７０からの情報により、半導体ウェハＷの存在検知している始点Ｐ１から終点Ｐ２までの領域を検出する。そして、制御部５０は、ホルダ部１４０の回転軸から中間地点Ｐｓへ向かう方向Ｄｐｓを半導体ウェハＷのずれ方向（半導体ウェハＷが最大にずれている方向）と判断する。例えば、制御部５０は、ホルダ部１４０の回転軸、点Ｐ１およびＰ２からなる扇状の中心角をθとした場合に、θ／２を算出する。そして、制御部５０は、点Ｐ１またはＰ２からθ／２だけホルダ部１４０を回転させた位置を半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓと判断する。

このようにして検出された半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓに基づき、半導体ウェハＷを回収することができる。ホルダ部１４０は、半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓを搬送アーム１８０の軸の延伸方向Ｄａｒｍ（図３）に合わせるように半導体ウェハＷを第３の回転速度で回転させる。即ち、制御部５０は、半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓを反応チャンバ２１の搬送口（ゲート）１０５の方向に合せるように、半導体ウェハＷを回転させる。尚、第３の回転速度も、第２の回転速度と同様に第１の回転速度よりも低速であり、半導体ウェハＷの位置をさらにずらすことがないように比較的低速である。さらに、制御部５０は、内壁部１２０を下方へ下降させ、半導体ウェハＷの搬送口１０５を開ける。これにより、搬送アーム１８０は、ブレード１８１およびアーム軸１８２を反応チャンバ２１内に挿入することが可能となる。

図６は、ホルダ部１４０からずれた半導体ウェハＷを回収するときの搬送アーム１８０および半導体ウェハＷの様子を示す図である。上述の通り、ホルダ部１４０は、半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓを搬送アーム１８０の軸の延伸方向Ｄａｒｍに略一致させるように半導体ウェハＷを回転させる。これにより、図６に示すように、半導体ウェハＷは、ブレード１８１だけでなく、アーム軸１８２上に載置される。即ち、半導体ウェハＷの位置がホルダ部１４０からずれていない場合、ブレード１８１が半導体ウェハＷを載置し、アーム軸１８２は半導体ウェハＷを載置しない。一方、半導体ウェハＷの位置がホルダ部１４０からずれた場合、半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓを搬送アーム１８０の軸の延伸方向Ｄａｒｍに略一致させることによって、搬送アーム１８０は、ブレード１８１とともにアーム軸１８２を用いて半導体ウェハＷを載置することができる。これにより、搬送アーム１８０は、半導体ウェハＷを反応チャンバ２１から回収することができる。即ち、半導体ウェハＷの処理は途中で中断させているものの、半導体ウェハＷは、反応チャンバ２１から搬送アーム１８０によって搬送口１０５を介して搬出され得る。従って、反応チャンバ２１は真空状態を維持することができ、かつ、反応チャンバ２１の内部の温度を必要以上に低下させる必要もない。

図７は、内壁部１２０およびリフトピン１６０の位置関係を示す説明図である。図７を参照して、内壁部１２０およびリフトピン１６０の条件をさらに説明する。本実施形態において、リフトピン１６０は、３つのピン１６０ａ〜１６０ｃを備えている。３つのピン１６０ａ〜１６０ｃは半導体ウェハＷをその裏面から支持して持ち上げる。半導体ウェハＷがホルダ部１４０からずれてもピン１６０ａ〜１６０ｃが半導体ウェハＷを問題なく持ち上げるためには、ピン１６０ａ〜１６０ｃの全てが半導体ウェハＷの裏面を支持する必要がある。従って、例えば、半導体ウェハＷの直径をＤｗとし、リフトピン１６０（１６０ａ〜１６０ｃ）と内壁部１２０との間の距離の最大値（最大水平距離）をＤ１６０とすると、距離Ｄ１６０は、直径Ｄｗ以下である必要がある。この場合、リフトピン１６０の任意の位置（１６０ａ〜１６０ｃ）から内壁部１２０までの距離は、半導体ウェハＷの直径Ｄｗ以下である。これにより、半導体ウェハＷがホルダ部１４０からずれていたとしても、半導体ウェハＷは内壁部１２０に対して接触する位置までずれるもののそれ以上ずれることはない。従って、半導体ウェハＷが大きくずれたとしても、距離Ｄ１６０が直径Ｄｗ以下であることによって、ピン１６０ａ〜１６０ｃの全てが、半導体ウェハＷの裏面を支持することができる。これにより、リフトピン１６０は半導体ウェハＷを持ち上げることができ、搬送アーム１８０のブレード１８１およびアーム軸１８２を半導体ウェハＷとホルダ部１４０との間に挿入することができる。

図８は、本実施形態による半導体製造装置１の動作の一例を示すフロー図である。図８を参照して、半導体製造装置１の一連の動作を説明する。

まず、搬送アーム１６０がカセット収容部４０から反応チャンバ２１へ半導体ウェハＷを搬送する（Ｓ１０）。搬送アーム１６０は、半導体ウェハＷを搬送口１０５から反応チャンバ２１内へ挿入し、リフトピン１６０上に載せる。搬送アーム１６０が反応チャンバ２１から出た後、リフトピン１６０は、ホルダ部１４０の座ぐりに半導体ウェハＷを載置する（Ｓ２０）。また、内壁部１２０が半導体ウェハＷと搬送口１０５との間の位置まで上昇する。

ホルダ部１４０は、半導体ウェハＷを載置した状態で回転し、ヒータ１５０が半導体ウェハＷを加熱する。このとき、モータ１４５は、第１の回転速度でホルダ部１４０上の半導体ウェハＷを回転させる。そして、ガス供給部１０がシャワープレート１１０から反応ガスを反応チャンバ２１内へ供給し、半導体ウェハＷを処理する（Ｓ３０）。例えば、反応チャンバ２１の上方から半導体ウェハＷの上面に反応ガス（プロセスガス）を供給し、半導体ウェハＷの裏面より加熱して、半導体ウェハＷ上に成膜処理を行う。

センサ部１７０により検知された情報により、制御部５０が半導体ウェハＷのずれを検知した場合（Ｓ４０のＹＥＳ）、半導体製造装置１は、半導体ウェハＷの表面に均一な膜を形成できなくなるので、半導体ウェハＷの成膜処理を中断する（Ｓ５０）。このとき、反応ガスの供給、ホルダ部１４０の回転およびヒータ１５０への給電を停止する。

次に、制御部５０は、半導体ウェハＷを第２の回転速度で回転させながら半導体ウェハＷの最大ずれ方向Ｄｐｓを検知し（Ｓ６０）、ホルダ部１４０は、半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓを搬送アーム１８０の軸の延伸方向Ｄａｒｍ（反応チャンバ２１の搬送口１０５の方向）に合わせるように半導体ウェハＷを第３の回転速度で回転させる（Ｓ７０）。

内壁部１２０を下方へ降下させ、リフトピン１６０が半導体ウェハＷをホルダ部１４０から持ち上げる（Ｓ８０）。

搬送アーム１８０が搬送口１０５から挿入され、リフトピン１６０とホルダ部１４０との間に挿入される（Ｓ９０）。

搬送アーム１８０のブレード１８１およびアーム軸１８２上に半導体ウェハＷを載置する（Ｓ１００）。

その後、搬送アーム１８０は、半導体ウェハＷを反応チャンバ２１から搬出する（Ｓ１１０）。ブレード１８１およびアーム軸１８２上に載置された半導体ウェハＷは、カセット収容部４０へ搬送され、ウェハカセット内に収容される。あるいは、搬送部３０またはカセット収容部４０において、オペレータが半導体ウェハＷをブレード１８１およびアーム軸１８２上から取り除いてもよい。この場合、反応チャンバ２１の真空状態を維持したまま、搬送部３０またはカセット収容部４０を大気開放すればよい。

センサ部１７０が半導体ウェハＷのずれを検知しない場合（Ｓ４０のＮＯ）、半導体ウェハＷの処理を続行する（Ｓ１３０）。半導体ウェハＷの処理後、半導体ウェハＷは、通常通り、搬送アーム１８０によってカセット収容部４０へ搬送される。

本実施形態において、リフトピン１６０の任意の位置（１６０ａ〜１６０ｃ）から内壁部１２０までの距離は、半導体ウェハＷの直径と略等しいかそれ以下である。これにより、リフトピン１６０は半導体ウェハＷを持ち上げることができ、搬送アーム１８０のブレード１８１およびアーム軸１８２を半導体ウェハＷとホルダ部１４０との間に挿入することができる。その結果、半導体製造装置１は、ブレード１８１およびアーム軸１８２を利用して、半導体ウェハＷを反応チャンバ２１〜２４から回収することができる。

また、本実施形態によれば、センサ部１７０からの情報により、ホルダ部１４０上における半導体ウェハＷの有無が検知される。これにより、半導体ウェハＷのずれの有無を検知し、かつ、ホルダ部１４０の端部における半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓを検知することができる。この半導体ウェハＷのずれ方向Ｄｐｓと搬送アーム１８０のアーム軸１８２の延伸方向Ｄａｒｍとを略一致させることによって、半導体製造装置１は、ブレード１８１およびアーム軸１８２を利用して、半導体ウェハＷを反応チャンバ２１〜２４から通常搬送することができる。

（変形例）
図９は、本実施形態の変形例を示す図である。本変形例は、２つの反応チャンバ２１、２２がウェハ搬送部３５の周囲にクラスタ状に配列されている。即ち、本変形例は、所謂、クラスタ型の半導体製造装置である。尚、反応チャンバの数は２つに限定されず、任意の数だけ設けてよい。

クラスタ型の半導体製造装置２は、半導体ウェハＷの搬送部において上記インライン型の半導体製造装置１と異なる。しかし、半導体製造装置２のその他の構成は、半導体製造装置１の対応する構成と同様でよい。従って、半導体製造装置２は、クラスタ型の装置であるが、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１、２・・・半導体製造装置、１０・・・ガス供給部、２１〜２４・・・反応チャンバ、３０・・・ウェハ搬送部、４０・・・カセット収容部、５０・・・制御部、１００・・・外壁部、１１０・・・シャワープレート、１２０・・・内壁部、１３０・・・窓、１４０・・・ホルダ、１４２・・・円筒部、１４４・・・回転部、１４５・・・モータ、１５０・・・ヒータ、１６０・・・リフトピン、１７０・・・センサ部、１５２、１７２・・・配線、１８０・・・搬送アーム、１８１・・・ブレード、１８２・・・アーム軸

Claims (5)

1. 基板を処理する反応チャンバと、
   前記反応チャンバ内において前記基板を載置可能なホルダ部と、
   前記ホルダ部が搭載される回転筒を有し、前記ホルダ部上の基板を回転させる回転機構と、
   前記ホルダ部の外周で、前記ホルダ部の水平位置を含む上部に設けられた内壁部と、
   前記ホルダ部の下方から前記基板を該ホルダ部の上方へ持ち上げるリフト部と、
   前記リフト部上に前記基板を搬送し、あるいは、前記リフト部上から前記基板を搬送するアーム部と、
   前記反応チャンバの上部に設けられ、前記ホルダ部上の前記基板の有無を検知するためのセンサ部と、
   を備え、
   前記リフト部と前記内壁部との最大水平距離が、前記基板の直径以下であることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記基板の有無により、前記ホルダ部上における前記基板のずれの有無及び前記ずれの方向を検知する制御部を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記センサ部は、画像センサ、光センサまたは温度センサであることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
4. 基板を反応チャンバ内に設けられるホルダ部上に載置し、
   前記ホルダ部上の前記基板のずれの有無を検知しながら、前記ホルダ部上の前記基板を第１の回転速度で回転させ、上方より前記基板の上面にプロセスガスを供給し、前記基板の裏面より加熱して、前記基板上に成膜処理を行い、
   検出された前記ホルダ部上の前記基板の有無より前記基板のずれが検知された場合に前記基板の成膜処理を中止し、
   前記基板を第１の回転速度より低速の第２の回転速度で回転させながら、前記基板が最大にずれているずれ方向を求めることを具備した半導体装置の製造方法。
5. 前記ずれ方向を前記反応チャンバの搬送口の方向に合せるように、前記基板を回転させ、
   前記基板を上昇させるとともに、前記搬送口より前記基板を搬送するアーム部を挿入して、アーム部上に前記基板を載置し、前記基板を前記反応チャンバから回収することさらに具備することを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。

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